CN107236944A - 一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法 - Google Patents

一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，称取水、EDTA、硫酸羟胺、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、铁氰化钾、乳化硅油、乙酸酐、缩丁醛、甲基丙烯酸异冰片酯、二苯乙醇酮、三氧化二铬、正丁醇和铬酸锌；形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；不含磷，对环境友好，平滑性好；光泽度好，工艺稳定性好，使用寿命长，性能优良，粘度75‑95s，硬度5‑9，柔韧性1mm，附着力1级；耐水，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度550‑750N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。

Description

一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法
技术领域
本申请属于粉末金属钝化剂材料领域，尤其涉及一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法。
背景技术
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。
金属钝化剂，抑制金属对油的各种影响的添加剂。在炼油工业方面金属钝化剂有两个方面的应用。用来抑制活性金属离子（铜、铁、镍、锰等）对油品氧化的催化作用的物质。常与抗氧剂复合使用于汽油、喷气燃料、柴油等轻质燃料中，可提高油品的安定性，延长储存期。常用的如N,N'-二亚水杨基丙二胺。在重油催化裂化中，用来抑制油中所含重金属（镍、钒、铜等）对催化剂活性的影响的物质，常用的为锑的化合物。
钝化液能使金属表面呈钝态的溶液。一般用于镀锌、镀镉和其他镀层的镀后处理。目的是在镀层表面形成能阻止金属正常反应的表面状态，提高其抗蚀性，并增加产品美观。通过配方分析可知常用的钝化液主要成分是铬酸、硝酸、硫酸羟胺。但由于铬酸造成环境污染，在某些场合，产品要求银白色或蓝白色，则经三酸钝化处理后生成的彩虹色钝化膜，还可以再经过碱液漂白处理(白色钝化)，但镀层的耐蚀性能下降。
从行业趋势来看，进入2008 年以后，由于价格的优势，世界粉末冶金的生产重心逐步往中国转移，日本本土的产量出现了明显的下降。根据中国粉末冶金协会的统计，以34家粉末冶金企业产量为基数，2009/2010/2011 车用粉末冶金的单车用量分别为3.1/3.6/3.76kg/辆，用量增长趋势明显，在经历了2012 年短暂的下滑后，2013年又重回3.71kg/辆的水平。产业信息网认为，考虑到车辆节能、轻量化及产品精度化的诉求，伴随未来中国粉末冶金生产企业规模做大，技术加强和依旧强劲的成本优势，车用粉末冶金零件进口替代趋势下的需求增长仍将持续发生。
粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
根据调研的结果，中国2013 年平均单车汽车粉末冶金制品的用量至少有6kg，这其中2.3kg 的差额就是未有统计在内来自国外的粉末冶金用量（发动机进口或部分组装零件进口），这部分进口替代需求构成了未来粉末冶金零部件需求增长的一部分。我们保守估计，未来车用粉末冶金国产化的替代率占据目前单车用量的6%-7%。
根据中国粉末冶金协会统计的数据，34家国内大中型粉末冶金生产企业（占53 家企业数量的64%）的累计产量长期占53家企业生产产量的占比高达85%，其中大多数汽车粉末冶金零部件生产商集中在这34 家企业中。过去十年，受益于汽车产量的增长，汽车用粉末冶金零部件需求也呈现快速增长的态势。未来，除了汽车行业本身的增长，粉末冶金零件需求也将受益于进口替代和对机加工零件替代的双重替代，单车的粉末冶金用量将明显提升，保障传统汽车粉末冶金零部件的需求将保持平稳增长。
粉末冶金相关企业主要是适用于汽车行业、装备制造业、金属行业、航空航天、军事工业、仪器仪表、五金工具、电子家电等领域的零配件生产和研究，相关原料、辅料生产，各类粉末制备设备、烧结设备制造。产品包括轴承、齿轮、硬质合金刀具、模具、摩擦制品等等。军工企业中，重型的武器装备如穿甲弹，鱼雷等，飞机坦克等刹车副均需采用粉末冶金技术生产。粉末冶金汽车零件近年来已成为为中国粉末冶金行业最大的市场，约50%的汽车零部件为粉末冶金零部件。设计一种对环境友好、耐腐蚀性好且耐冲击的汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法是非常必要的。
发明内容
解决的技术问题：
本申请针对上述技术问题，提供一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，解决现有粉末金属钝化液防腐蚀性能差、含磷、不耐冲击、毒性大、不环保、工艺复杂、成本高昂且硬度低等技术问题。
技术方案：
一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取水100份、EDTA5-25份、硫酸羟胺2-8份、四硼酸钠1-5份、柠檬酸0.5-2.5份、硼酸2-6份、铁氰化钾0.5-4.5份、乳化硅油10-30份、乙酸酐0.3-0.7份、缩丁醛3.5-7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯16-20份、二苯乙醇酮2.5-6.5份、三氧化二铬3-7份、正丁醇5-25份和铬酸锌0.8-1.2份；
第二步：将水、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、缩丁醛、硫酸羟胺和甲基丙烯酸异冰片酯投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45-65℃，混合速度为100-140r/min，混合40-60min；
第三步：加入剩余原料，调节混合速度至300-500 r/min，降温至35-55℃，混合1-3h，冷却至室温，调节pH至3-5。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA5份、硫酸羟胺2份、四硼酸钠1份、柠檬酸0.5份、硼酸2份、铁氰化钾0.5份、乳化硅油10份、乙酸酐0.3份、缩丁醛3.5份、甲基丙烯酸异冰片酯16份、二苯乙醇酮2.5份、三氧化二铬3份、正丁醇5份和铬酸锌0.8份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA25份、硫酸羟胺8份、四硼酸钠5份、柠檬酸2.5份、硼酸6份、铁氰化钾4.5份、乳化硅油30份、乙酸酐0.7份、缩丁醛7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯20份、二苯乙醇酮6.5份、三氧化二铬7份、正丁醇25份和铬酸锌1.2份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA10份、硫酸羟胺3份、四硼酸钠2份、柠檬酸1份、硼酸3份、铁氰化钾1.5份、乳化硅油15份、乙酸酐0.4份、缩丁醛4.5份、甲基丙烯酸异冰片酯17份、二苯乙醇酮3.5份、三氧化二铬4份、正丁醇10份和铬酸锌0.9份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA20份、硫酸羟胺7份、四硼酸钠4份、柠檬酸2份、硼酸5份、铁氰化钾3.5份、乳化硅油25份、乙酸酐0.6份、缩丁醛6.5份、甲基丙烯酸异冰片酯19份、二苯乙醇酮5.5份、三氧化二铬6份、正丁醇20份和铬酸锌1.1份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA15份、硫酸羟胺5份、四硼酸钠3份、柠檬酸1.5份、硼酸4份、铁氰化钾2.5份、乳化硅油20份、乙酸酐0.5份、缩丁醛5.5份、甲基丙烯酸异冰片酯18份、二苯乙醇酮4.5份、三氧化二铬5份、正丁醇15份和铬酸锌1份。
有益效果：
本发明所述一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；2、不含磷，对环境友好，平滑性好；3、光泽度好，工艺稳定性好，使用寿命长，性能优良，粘度75-95s，硬度5-9，柔韧性1mm，附着力1级；4、耐水，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度550-750N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按照重量份数配比称取水100份、EDTA5份、硫酸羟胺2份、四硼酸钠1份、柠檬酸0.5份、硼酸2份、铁氰化钾0.5份、乳化硅油10份、乙酸酐0.3份、缩丁醛3.5份、甲基丙烯酸异冰片酯16份、二苯乙醇酮2.5份、三氧化二铬3份、正丁醇5份和铬酸锌0.8份。
将水、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、缩丁醛、硫酸羟胺和甲基丙烯酸异冰片酯投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45℃，混合速度为100r/min，混合40min。
加入剩余原料，调节混合速度至300r/min，降温至35℃，混合1h，冷却至室温，调节pH至3。
形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；不含磷，对环境友好，平滑性好；光泽度好，工艺稳定性好，使用寿命长，性能优良，粘度75s，硬度5，柔韧性1mm，附着力1级；耐水，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度550N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例2:
按照重量份数配比称取水100份、EDTA25份、硫酸羟胺8份、四硼酸钠5份、柠檬酸2.5份、硼酸6份、铁氰化钾4.5份、乳化硅油30份、乙酸酐0.7份、缩丁醛7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯20份、二苯乙醇酮6.5份、三氧化二铬7份、正丁醇25份和铬酸锌1.2份。
将水、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、缩丁醛、硫酸羟胺和甲基丙烯酸异冰片酯投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至65℃，混合速度为140r/min，混合60min。
加入剩余原料，调节混合速度至500 r/min，降温至55℃，混合3h，冷却至室温，调节pH至5。
形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；不含磷，对环境友好，平滑性好；光泽度好，工艺稳定性好，使用寿命长，性能优良，粘度80s，硬度6，柔韧性1mm，附着力1级；耐水，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度600N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例3:
按照重量份数配比称取水100份、EDTA10份、硫酸羟胺3份、四硼酸钠2份、柠檬酸1份、硼酸3份、铁氰化钾1.5份、乳化硅油15份、乙酸酐0.4份、缩丁醛4.5份、甲基丙烯酸异冰片酯17份、二苯乙醇酮3.5份、三氧化二铬4份、正丁醇10份和铬酸锌0.9份。
将水、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、缩丁醛、硫酸羟胺和甲基丙烯酸异冰片酯投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45℃，混合速度为100r/min，混合40min。
加入剩余原料，调节混合速度至300r/min，降温至35℃，混合1h，冷却至室温，调节pH至3。
形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；不含磷，对环境友好，平滑性好；光泽度好，工艺稳定性好，使用寿命长，性能优良，粘度85s，硬度7，柔韧性1mm，附着力1级；耐水，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度650N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例4:
按照重量份数配比称取水100份、EDTA20份、硫酸羟胺7份、四硼酸钠4份、柠檬酸2份、硼酸5份、铁氰化钾3.5份、乳化硅油25份、乙酸酐0.6份、缩丁醛6.5份、甲基丙烯酸异冰片酯19份、二苯乙醇酮5.5份、三氧化二铬6份、正丁醇20份和铬酸锌1.1份。
将水、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、缩丁醛、硫酸羟胺和甲基丙烯酸异冰片酯投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至65℃，混合速度为140r/min，混合60min。
加入剩余原料，调节混合速度至500 r/min，降温至55℃，混合3h，冷却至室温，调节pH至5。
形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；不含磷，对环境友好，平滑性好；光泽度好，工艺稳定性好，使用寿命长，性能优良，粘度90s，硬度8，柔韧性1mm，附着力1级；耐水，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度700N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例5:
按照重量份数配比称取水100份、EDTA15份、硫酸羟胺5份、四硼酸钠3份、柠檬酸1.5份、硼酸4份、铁氰化钾2.5份、乳化硅油20份、乙酸酐0.5份、缩丁醛5.5份、甲基丙烯酸异冰片酯18份、二苯乙醇酮4.5份、三氧化二铬5份、正丁醇15份和铬酸锌1份。
将水、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、缩丁醛、硫酸羟胺和甲基丙烯酸异冰片酯投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至55℃，混合速度为120r/min，混合50min。
加入剩余原料，调节混合速度至400 r/min，降温至45℃，混合2h，冷却至室温，调节pH至4。
形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；不含磷，对环境友好，平滑性好；光泽度好，工艺稳定性好，使用寿命长，性能优良，粘度95s，硬度9，柔韧性1mm，附着力1级；耐水，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度750N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取水100份、EDTA5-25份、硫酸羟胺2-8份、四硼酸钠1-5份、柠檬酸0.5-2.5份、硼酸2-6份、铁氰化钾0.5-4.5份、乳化硅油10-30份、乙酸酐0.3-0.7份、缩丁醛3.5-7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯16-20份、二苯乙醇酮2.5-6.5份、三氧化二铬3-7份、正丁醇5-25份和铬酸锌0.8-1.2份；
第二步：将水、四硼酸钠、柠檬酸、硼酸、缩丁醛、硫酸羟胺和甲基丙烯酸异冰片酯投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45-65℃，混合速度为100-140r/min，混合40-60min；
第三步：加入剩余原料，调节混合速度至300-500 r/min，降温至35-55℃，混合1-3h，冷却至室温，调节pH至3-5。
2.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA5份、硫酸羟胺2份、四硼酸钠1份、柠檬酸0.5份、硼酸2份、铁氰化钾0.5份、乳化硅油10份、乙酸酐0.3份、缩丁醛3.5份、甲基丙烯酸异冰片酯16份、二苯乙醇酮2.5份、三氧化二铬3份、正丁醇5份和铬酸锌0.8份。
3.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA25份、硫酸羟胺8份、四硼酸钠5份、柠檬酸2.5份、硼酸6份、铁氰化钾4.5份、乳化硅油30份、乙酸酐0.7份、缩丁醛7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯20份、二苯乙醇酮6.5份、三氧化二铬7份、正丁醇25份和铬酸锌1.2份。
4.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA10份、硫酸羟胺3份、四硼酸钠2份、柠檬酸1份、硼酸3份、铁氰化钾1.5份、乳化硅油15份、乙酸酐0.4份、缩丁醛4.5份、甲基丙烯酸异冰片酯17份、二苯乙醇酮3.5份、三氧化二铬4份、正丁醇10份和铬酸锌0.9份。
5.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA20份、硫酸羟胺7份、四硼酸钠4份、柠檬酸2份、硼酸5份、铁氰化钾3.5份、乳化硅油25份、乙酸酐0.6份、缩丁醛6.5份、甲基丙烯酸异冰片酯19份、二苯乙醇酮5.5份、三氧化二铬6份、正丁醇20份和铬酸锌1.1份。
6.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、EDTA15份、硫酸羟胺5份、四硼酸钠3份、柠檬酸1.5份、硼酸4份、铁氰化钾2.5份、乳化硅油20份、乙酸酐0.5份、缩丁醛5.5份、甲基丙烯酸异冰片酯18份、二苯乙醇酮4.5份、三氧化二铬5份、正丁醇15份和铬酸锌1份。
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